En el diseño EMC de PCB, la primera preocupación es la configuración de la capa; Las capas de la placa se componen de fuente de alimentación, capa de tierra y capa de señal. En el diseño de productos EMC, además de la selección de componentes y el diseño de circuitos, un buen diseño de PCB también es un factor muy importante.

La clave para el diseño EMC de PCB es minimizar el área de reflujo y hacer que la trayectoria del reflujo fluya en la dirección que diseñamos. El diseño de capas es la base de PCB, ¿cómo hacer un buen trabajo en el diseño de capas de PCB para que el efecto EMC de PCB sea óptimo?

Ideas de diseño de capa de PCB:

El núcleo de la planificación y el diseño de EMC laminado con PCB es planificar razonablemente la ruta del flujo de retorno de la señal para minimizar el área de flujo de retorno de la señal de la capa de espejo de la placa, a fin de eliminar o minimizar el flujo magnético.

1. Capa de espejo de tablero

La capa de espejo es una capa completa de capa plana recubierta de cobre (capa de suministro de energía, capa de conexión a tierra) adyacente a la capa de señal dentro de la PCB. Las funciones principales son las siguientes:

(1) Reducir el ruido de reflujo: la capa de espejo puede proporcionar una ruta de baja impedancia para el reflujo de la capa de señal, especialmente cuando hay un gran flujo de corriente en el sistema de distribución de energía, el papel de la capa de espejo es más obvio.

(2) Reducción de EMI: la existencia de la capa de espejo reduce el área del circuito cerrado formado por la señal y el reflujo y reduce la EMI;

(3) reduzca la diafonía: ayude a controlar el problema de la diafonía entre las líneas de señal en el circuito digital de alta velocidad, cambie la altura de la línea de señal de la capa del espejo, puede controlar la diafonía entre las líneas de señal, cuanto menor es la altura, menor la diafonía;

(4) Control de impedancia para evitar el reflejo de la señal.

Selección de capa de espejo

(1) Tanto la fuente de alimentación como el plano de tierra se pueden utilizar como plano de referencia y tienen un cierto efecto de blindaje en el cableado interno;

(2) En términos relativos, el plano de potencia tiene una impedancia característica alta, y hay una gran diferencia de potencial con el nivel de referencia, y la interferencia de alta frecuencia en el plano de potencia es relativamente grande;

(3) Desde la perspectiva del blindaje, el plano de tierra generalmente está conectado a tierra y se utiliza como punto de referencia del nivel de referencia, y su efecto de blindaje es mucho mejor que el del plano de potencia;

(4) Al seleccionar el plano de referencia, se debe preferir el plano de tierra y el plano de potencia se debe seleccionar en segundo lugar.

Principio de cancelación de flujo magnético:

Según las ecuaciones de Maxwell, toda la acción eléctrica y magnética entre cuerpos o corrientes cargados separados se transmite a través de la región intermedia entre ellos, ya sea un vacío o una materia sólida. En una PCB, el flujo siempre se propaga en la línea de transmisión. Si la ruta del reflujo de RF es paralela a la ruta de la señal correspondiente, el flujo en la ruta del reflujo está en la dirección opuesta al de la ruta de la señal, entonces se superponen entre sí y se obtiene el efecto de cancelación de flujo.

La esencia de la cancelación de flujo es el control de la ruta del flujo de retorno de la señal, como se muestra en el siguiente diagrama:

A continuación se explica cómo utilizar la regla de la mano derecha para explicar el efecto de cancelación del flujo magnético cuando la capa de señal es adyacente al estrato:

(1) Cuando una corriente fluye a través del cable, se genera un campo magnético alrededor del cable y la dirección del campo magnético está determinada por la regla de la mano derecha.

(2) cuando hay dos cerca uno del otro y paralelos al cable, como se muestra en la figura siguiente, uno de los conductores de electricidad para drenar, el otro un conductor de electricidad para fluir, si la corriente eléctrica fluye a través del el cable es corriente y su señal de corriente de retorno, entonces las dos direcciones opuestas de la corriente son iguales, por lo que su campo magnético es igual, pero la dirección es opuesta,Entonces se anulan el uno al otro.

Ejemplo de diseño de tablero de seis capas

1. Para placas de seis capas, se prefiere el esquema 3;

Análisis:

(1) Como la capa de señal es adyacente al plano de referencia de reflujo, y S1, S2 y S3 son adyacentes al plano de tierra, se logra el mejor efecto de cancelación de flujo magnético. Por lo tanto, S2 es la capa de enrutamiento preferida, seguida de S3 y S1.

(2) El plano de potencia es adyacente al plano GND, la distancia entre los planos es muy pequeña y tiene el mejor efecto de cancelación de flujo magnético y baja impedancia del plano de potencia.

(3) La fuente de alimentación principal y su paño de piso correspondiente se encuentran en la capa 4 y 5. Cuando se establece el grosor de la capa, el espacio entre S2-P debe aumentarse y el espacio entre P-G2 debe reducirse (el espacio entre capas G1-S2 debe reducirse correspondientemente), para reducir la impedancia del plano de potencia y la influencia de la fuente de alimentación en S2.

2. Cuando el costo es alto, se puede adoptar el esquema 1;

Análisis:

(1) Debido a que la capa de señal es adyacente al plano de referencia de reflujo y S1 y S2 son adyacentes al plano de tierra, esta estructura tiene el mejor efecto de cancelación de flujo magnético;

(2) Debido al pobre efecto de cancelación del flujo magnético y la alta impedancia del plano de potencia desde el plano de potencia al plano GND a través de S3 y S2;

(3) Capa de cableado preferida S1 y S2, seguida de S3 y S4.

3. Para placas de seis capas, opción 4

Análisis:

El esquema 4 es más adecuado que el esquema 3 para requisitos de señal locales pequeños, que pueden proporcionar una excelente capa de cableado S2.

4. Peor efecto EMC, esquema,Análisis:

En esta estructura, S1 y S2 son adyacentes, S3 y S4 son adyacentes y S3 y S4 no son adyacentes al plano de tierra, por lo que el efecto de cancelación de flujo magnético es pobre.

Conclusión

Principios específicos del diseño de capas de PCB:

(1) Hay un plano de tierra completo (blindaje) debajo de la superficie del componente y la superficie de soldadura;

(2) Intente evitar la adyacencia directa de dos capas de señal;

(3) Todas las capas de señales son adyacentes al plano de tierra en la medida de lo posible;

(4) La capa de cableado de alta frecuencia, alta velocidad, reloj y otras señales clave debe tener un plano de tierra adyacente.